惯导系统半实物仿真同步数据采集技术研究
发布时间：2021-01-09 19:25
在导弹的惯性测量单元中,陀螺仪和加速度计的测量:精度是影响制导率的重要因素,而导弹的实测会耗费大量的人力物力。因此,将真实的惯性测量单元元引入仿真回路进行惯导系统的半实物仿真,通过对惯性测量单元与转台实时数据的采集能够测试陀螺仪的测量误差,并依此进行精度补偿。由于仿真过程中非实时计算机的频繁中断,难以对惯性测量单元和转台实时数据进行可靠地同步采集,因此研究一种稳定、高效的同步数据采集装置很有必要性。论文对惯导系统半实物仿真中的同步数据采集装置进行设计,设技了由FPGA逻辑单元和应用程序组成的同步数据采集方案。FPGA逻辑单元通过Verilog诺言对硬件逻辑进行了自上而下的模块化设计,包括串口数据接收模块、光纤数据接收模块、同步误差计数模块、数字复接模块以及合路数据转发模块,实现了两路数据的同步接收、数字复接以及合路数据的上传。应用程序通过对USB固件程序、上位机Winform程序以及Matlab程序的设计,分别实现对合路数据的转发、对USB数据包的接收和整个仿真流程的控制以及对仿真结束后的姿态误差分析。此外,对本系统进行误码建模,并设计了误码检测的方案,在FPGA中设计m序列发生器,测...
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１惯导系统半实物仿真基本结构框图??
数据的同步采集及上传，上位机对接收的数据进行数据处理并对整个仿真流程进行控制，??而官方提供的数据接收软件不能满足需求，因此本文利用Ｃ＃语言对ＷｉｎＦｏｒｍ窗体应用程??序进行设计，用来控制整个仿真流程并对数据进行接收，图１．２为半实物仿真系统总体框??架图。??转台实时免位置??ｒ￣?，??Ｉ模拟角位置?Ｉ模拟角位置Ｉ??三轴转台？??转台计算机？?仿真计算机??ｉ?ｉ??惯组?????４Ｈ?模拟加速度??开反弹??始馈道??仿信轨??实测位姿?ｖ?ｖ?实时角位置?真号迹??程控电源?ＦＰＧＡ???Ｌｉｌ??上位机??图１．２系统总体框架图??如图所示，该惯导系统半实物仿真由上位机、仿真计算机、转台下位机、三轴转台、??惯组、程控电源以及ＦＰＧＡ组成。两路数据的同步采集及上位机控制的仿真流程如下：??通过串口将一条完整的弹道轨迹发送至仿真计算机进行弹道方程的逆运算，解算完成后，??仿真计算机发出反馈信号，上位机收到反馈信号后，通过程控电源给惯组上电，开启数据??接收并向仿真计算机发送开始命令，仿真计算机接收到控制命令后，以为步长向转??台计算机和惯组发送模拟角位置和模拟加速度，惯组根据敏感到转台的角位置结合模拟加??速度进行惯导解算，通过ＲＳ４２２串口发送给ＦＰＧＡ，?ＦＰＧＡ在接收到每１〇７／？，发送来的一??帧串口数据的帧头时
．本文的目的是在惯导测试系统的基础，设计同步数据采集装置配合上位机完成对惯组??数据和实时转台下位机数据的同步数据采集。经过分析，整个设计的基本功能如下：??（１）能够采集惯组２８０ｂｙｔｅ／１０ｗ，ｖ输出的ＲＳ４２２串口数据，波特率为９２丨６００ｂｐｓ。??（２）能够采集转台下位机发送ｌＯＯｂｙｔｅ／顿的光纤接口数据。??（３）采集并实时上传每１０／＾惯组输入的串口数据和转台下位机发送的实时数据，??两路数据的采集同步误差可控且控制在之内，装置的误码率要求控制在以内。??（４）上位机软件能够实时接收两路数据并对其进行解析、保存和显示。并且上位机??软件能控制整个惯导系统的半实物仿真流程。??２．２同步数据采集装置方案设计??本文主要研究惯导系统半实物仿真过程中对仿真转台和惯组的同步采集装置，主要包??括ＦＰＧＡ逻辑单元设计及应用程序设计。因此，该装置的方案设计将由两个方面展开，??总体方案框图如图２．１所示，图中细箭头为控制信号，粗箭头为数据信号。??ｒ?ｊ?ｒ?ｊ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]嵌入式实时网络通信技术分析[J]. 李春馨. 信息系统工程. 2019(02)
[2]基于计算机仿真技术的发展及其应用[J]. 郝雅萍. 电子技术与软件工程. 2018(20)
[3]传感器高速采集传输系统中Aurora协议测试分析[J]. 刘京,何怡刚,罗旗舞,史露强. 传感器与微系统. 2018(10)
[4]C#串口高效可靠的接收方案设计[J]. 刘马飞. 物联网技术. 2018(08)
[5]基于FPGA的高速光纤通信基带板的设计[J]. 袁行猛,徐兰天. 电子产品世界. 2018(07)
[6]基于嵌入式系统和虚拟现实技术的制导律仿真平台设计与实现[J]. 王欣,郭鑫,刘旭. 弹箭与制导学报. 2018(02)
[7]基于USB2.0的多串口数据采集设计[J]. 郭敏,庄信武,任海波,王向东. 国外电子测量技术. 2017(11)
[8]基于FPGA和USB2.0的数据采集系统[J]. 陈柯勋,王振田,王飞. 工业技术创新. 2017(05)
[9]一种基于FX2与FPGA联用实现USB2.0通信协议的方法[J]. 庄洪毅. 电子测量技术. 2017(04)
[10]CRC16校验码移位算法及VHDL实现[J]. 王玉玲,王燕锋. 电子技术与软件工程. 2017(07)
硕士论文
[1]USB2.0接口多通道数据采集系统的设计[D]. 郭艳.西安理工大学 2018
[2]基于CRC直驱表法的高速数据远距离传输方案的设计与实现[D]. 郭慧玉.中北大学 2018
[3]惯导测试系统多串口高速并行传输装置的研究[D]. 夏为丙.西安工业大学 2018
[4]基于FPGA的高速光纤通信数据传输技术的研究与实现[D]. 李亮.吉林大学 2017
[5]飞行器姿态控制半实物仿真系统设计[D]. 王雪松.哈尔滨工程大学 2017
[6]基于FPGA的USB长距离光纤传输装置的研究与设计[D]. 章玉杰.华中科技大学 2015
[7]基于高速串口的数据采集处理系统的设计与实现[D]. 冉焱.西安电子科技大学 2014
[8]基于FPGA的高速光纤通信数据传输技术的研究与实现[D]. 龚垒.西安电子科技大学 2014
[9]基于FPGA实现高速串口通信的电路设计[D]. 薛梁.华中科技大学 2014
[10]基于FPGA的以太网和串口数据传输系统设计与实现[D]. 杨威.哈尔滨工程大学 2013
本文编号：2967253
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１惯导系统半实物仿真基本结构框图??
数据的同步采集及上传，上位机对接收的数据进行数据处理并对整个仿真流程进行控制，??而官方提供的数据接收软件不能满足需求，因此本文利用Ｃ＃语言对ＷｉｎＦｏｒｍ窗体应用程??序进行设计，用来控制整个仿真流程并对数据进行接收，图１．２为半实物仿真系统总体框??架图。??转台实时免位置??ｒ￣?，??Ｉ模拟角位置?Ｉ模拟角位置Ｉ??三轴转台？??转台计算机？?仿真计算机??ｉ?ｉ??惯组?????４Ｈ?模拟加速度??开反弹??始馈道??仿信轨??实测位姿?ｖ?ｖ?实时角位置?真号迹??程控电源?ＦＰＧＡ???Ｌｉｌ??上位机??图１．２系统总体框架图??如图所示，该惯导系统半实物仿真由上位机、仿真计算机、转台下位机、三轴转台、??惯组、程控电源以及ＦＰＧＡ组成。两路数据的同步采集及上位机控制的仿真流程如下：??通过串口将一条完整的弹道轨迹发送至仿真计算机进行弹道方程的逆运算，解算完成后，??仿真计算机发出反馈信号，上位机收到反馈信号后，通过程控电源给惯组上电，开启数据??接收并向仿真计算机发送开始命令，仿真计算机接收到控制命令后，以为步长向转??台计算机和惯组发送模拟角位置和模拟加速度，惯组根据敏感到转台的角位置结合模拟加??速度进行惯导解算，通过ＲＳ４２２串口发送给ＦＰＧＡ，?ＦＰＧＡ在接收到每１〇７／？，发送来的一??帧串口数据的帧头时
．本文的目的是在惯导测试系统的基础，设计同步数据采集装置配合上位机完成对惯组??数据和实时转台下位机数据的同步数据采集。经过分析，整个设计的基本功能如下：??（１）能够采集惯组２８０ｂｙｔｅ／１０ｗ，ｖ输出的ＲＳ４２２串口数据，波特率为９２丨６００ｂｐｓ。??（２）能够采集转台下位机发送ｌＯＯｂｙｔｅ／顿的光纤接口数据。??（３）采集并实时上传每１０／＾惯组输入的串口数据和转台下位机发送的实时数据，??两路数据的采集同步误差可控且控制在之内，装置的误码率要求控制在以内。??（４）上位机软件能够实时接收两路数据并对其进行解析、保存和显示。并且上位机??软件能控制整个惯导系统的半实物仿真流程。??２．２同步数据采集装置方案设计??本文主要研究惯导系统半实物仿真过程中对仿真转台和惯组的同步采集装置，主要包??括ＦＰＧＡ逻辑单元设计及应用程序设计。因此，该装置的方案设计将由两个方面展开，??总体方案框图如图２．１所示，图中细箭头为控制信号，粗箭头为数据信号。??ｒ?ｊ?ｒ?ｊ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]嵌入式实时网络通信技术分析[J]. 李春馨. 信息系统工程. 2019(02)
[2]基于计算机仿真技术的发展及其应用[J]. 郝雅萍. 电子技术与软件工程. 2018(20)
[3]传感器高速采集传输系统中Aurora协议测试分析[J]. 刘京,何怡刚,罗旗舞,史露强. 传感器与微系统. 2018(10)
[4]C#串口高效可靠的接收方案设计[J]. 刘马飞. 物联网技术. 2018(08)
[5]基于FPGA的高速光纤通信基带板的设计[J]. 袁行猛,徐兰天. 电子产品世界. 2018(07)
[6]基于嵌入式系统和虚拟现实技术的制导律仿真平台设计与实现[J]. 王欣,郭鑫,刘旭. 弹箭与制导学报. 2018(02)
[7]基于USB2.0的多串口数据采集设计[J]. 郭敏,庄信武,任海波,王向东. 国外电子测量技术. 2017(11)
[8]基于FPGA和USB2.0的数据采集系统[J]. 陈柯勋,王振田,王飞. 工业技术创新. 2017(05)
[9]一种基于FX2与FPGA联用实现USB2.0通信协议的方法[J]. 庄洪毅. 电子测量技术. 2017(04)
[10]CRC16校验码移位算法及VHDL实现[J]. 王玉玲,王燕锋. 电子技术与软件工程. 2017(07)
硕士论文
[1]USB2.0接口多通道数据采集系统的设计[D]. 郭艳.西安理工大学 2018
[2]基于CRC直驱表法的高速数据远距离传输方案的设计与实现[D]. 郭慧玉.中北大学 2018
[3]惯导测试系统多串口高速并行传输装置的研究[D]. 夏为丙.西安工业大学 2018
[4]基于FPGA的高速光纤通信数据传输技术的研究与实现[D]. 李亮.吉林大学 2017
[5]飞行器姿态控制半实物仿真系统设计[D]. 王雪松.哈尔滨工程大学 2017
[6]基于FPGA的USB长距离光纤传输装置的研究与设计[D]. 章玉杰.华中科技大学 2015
[7]基于高速串口的数据采集处理系统的设计与实现[D]. 冉焱.西安电子科技大学 2014
[8]基于FPGA的高速光纤通信数据传输技术的研究与实现[D]. 龚垒.西安电子科技大学 2014
[9]基于FPGA实现高速串口通信的电路设计[D]. 薛梁.华中科技大学 2014
[10]基于FPGA的以太网和串口数据传输系统设计与实现[D]. 杨威.哈尔滨工程大学 2013
本文编号：2967253
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